基于 51 單片機(jī)的地磅設(shè)計(jì)研究

地磅主要包括數(shù)字式和模擬式兩種。其中，模擬式主要在早期的地磅當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。而目前較為常用的是數(shù)字式地磅。電信號由稱重傳感器測量，放大器對其進(jìn)行放大處理后，利用 ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后由數(shù)字設(shè)備進(jìn)行處理。這種方式對于傳輸和處理稱重?cái)?shù)據(jù)較為便利，在企業(yè)信息化管理系統(tǒng)中，也更容易進(jìn)行應(yīng)用。在地磅技術(shù)的發(fā)展當(dāng)中，數(shù)字式地磅是一個(gè)主要的發(fā)展方向。基于此，對基于 51 單片機(jī)的地磅的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，以期推動該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

一、引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在交通領(lǐng)域當(dāng)中，運(yùn)輸車輛不斷增加，頻繁出現(xiàn)的汽車超載問題給道路帶來了更大的壓力，也加劇了對橋梁及道路的破壞，更容易出現(xiàn)行車安全事故。因此，在道路運(yùn)輸領(lǐng)域當(dāng)中，通過對汽車衡的大力研究和廣泛應(yīng)用，對汽車的載重情況進(jìn)行有效控制，能夠極大地緩解道路橋梁的壓力。基于 51 單片機(jī)的地磅的出現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中能夠體現(xiàn)出很大的優(yōu)勢，因而要對其設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)致的研究。

二、控制模塊的設(shè)計(jì)

在控制模塊的設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘芯片具有重要的意義。因此，選用代用 I2C 總線接口的串行時(shí)鐘芯片，包含的靜態(tài) RAM 由256×8bit，同時(shí)具有十分全面系統(tǒng)的計(jì)時(shí)功能，并且只需要利用兩根線連接單片機(jī)，就能夠?qū)崿F(xiàn)通信。在鍵盤設(shè)計(jì)中，只需要 16 個(gè)按鍵，可采用帶有串口的鍵盤控制芯片，最多能夠掃描 64 鍵的鍵盤。在設(shè)計(jì) MCU 和 PC 機(jī)通信的過程中，采用的是 RS－232C 的標(biāo)準(zhǔn)、MAX232 芯片，并且利用查詢方式，通過軟件編程設(shè)置建立 RS232 通信程序。在單片機(jī)控制設(shè)計(jì)中，采用了具有低功耗、高速、強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)控制核心，能夠簡化電路設(shè)計(jì)、減少外圍芯片數(shù)量，在程序調(diào)試過程中較為便利。單片機(jī)與外圍器件是采用串行接口進(jìn)行連接的，從而采用了相應(yīng)的控制軟件，以更好地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制功能。

三、承重模塊的設(shè)計(jì)

在稱重模塊的設(shè)計(jì)中，將電阻應(yīng)變片粘貼在稱重傳感器彈性體上，同時(shí)連接電阻應(yīng)變片，形成惠斯登電橋。在選擇應(yīng)用稱重傳感器的過程中，根據(jù)地磅的支撐點(diǎn)數(shù)、秤體結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場合等確定稱重傳感器的數(shù)量。同時(shí)，所選傳感器的量程，需要以電子衡器最大稱量為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇，并且綜合秤體自重、動載因素、最大偏載、傳感器個(gè)數(shù)等綜合考慮決定。在設(shè)計(jì) ADC 的過程中，如果橋路供橋電壓是 10 伏，稱重傳感器在 20 噸的荷載狀態(tài)下，會由 20 毫伏的電壓輸出。因此，稱重傳感器所測得的信號比較微小，需要在放大器進(jìn)行放大處理之后，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，單片機(jī)才能夠?qū)π盘栠M(jìn)行識別。基于此，可采用具有編程增益放大功能的 AD 轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

四、IC 卡讀卡器的設(shè)計(jì)

IC 卡也就是集成電路卡，主要包括兩種不同的方式，分別為非接觸式和接觸式。其中，非接觸式 IC卡也叫作電子標(biāo)簽、射頻卡和無限卡，包含了感應(yīng)天線、IC 芯片等部分。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 OVC 卡芯片當(dāng)中進(jìn)行封裝，天線、芯片等都不會外露。在工作中，非接觸雙向通信是通過無線射頻方式實(shí)現(xiàn)的，從而完成數(shù)據(jù)交換和目的識別。不同的 IC 卡讀卡器能夠提供不同的識別距離，較短的距離在幾十厘米，較長的識別距離能夠達(dá)到幾米。采用不同的讀寫方式，能夠?qū)ι锨ё止?jié)的信息進(jìn)行輸入，因而其在實(shí)際應(yīng)用中的保密性十分良好。在貨架識別、物料跟蹤運(yùn)載工具等方面，該技術(shù)都能夠得到良好的應(yīng)用。對于非接觸數(shù)據(jù)的交換、采集，以及數(shù)據(jù)內(nèi)容的頻繁改變，都能夠很好的適應(yīng)。

五、計(jì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在冶金、化工、電廠、港口、水泥、煤礦等企業(yè)當(dāng)中，每天都需要進(jìn)行大量的地磅計(jì)量。而現(xiàn)有的地磅雖然在工作效率、流程規(guī)范、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等方面表現(xiàn)較為良好，但是卻沒能與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、智能卡、視頻、紅外等輔助手段進(jìn)行有效的融合。在基于 51 單片機(jī)地磅的計(jì)量管理系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括了計(jì)算機(jī)、視頻監(jiān)控、道閘、遠(yuǎn)程 FRID 車牌識別、信號燈、智能卡、網(wǎng)絡(luò)紅外、管理軟件等輔助系統(tǒng)，因而能夠更好地發(fā)揮作用。在綜合計(jì)量系統(tǒng)的操作當(dāng)中，首先登陸界面，然后對汽車衡通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，錄入各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)對歷史記錄的查詢。

六、液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)

在基于 51 單片機(jī)的地磅液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)當(dāng)中，采用了 OCM4×8C 的液晶顯示模塊，它是一種128×64 點(diǎn)陣的液晶顯示模塊，具有 4 為/8 位并行、2 線/3 線串行多種接口方式，能夠直接連接到CPU。同時(shí)，內(nèi)置的 16×16 點(diǎn)漢字 8192 個(gè)、32×128 點(diǎn)陣顯示 RAM、以及 16×8 點(diǎn) ASCI字符集128 個(gè)。在該液晶顯示模塊當(dāng)中，能夠?qū)?/span> ASCII 碼、自造圖形、點(diǎn)陣圖形、漢字等在同屏進(jìn)行顯示。同時(shí)，還具有畫面移位、反白顯示、睡眠模式/喚醒、光標(biāo)顯示等功能。在該液晶顯示模塊當(dāng)中，包含了兩種接口方式，如果 PSB 引腳與高電平連接，則采用并口方式連接，否則使用串口方式連接。

七、結(jié)論

在當(dāng)前社會中，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國交通運(yùn)輸事業(yè)得到了極大的進(jìn)步，交通運(yùn)輸量也不斷增加，因而對道路、橋梁等基礎(chǔ)市政設(shè)施造成了很大的壓力。而時(shí)常發(fā)生的超載情況，更是給道路橋梁帶來了很大的破壞。基于此，應(yīng)對汽車的載重量進(jìn)行良好的控制。可采用汽車衡的方式進(jìn)行控制，基于 51 單片機(jī)的地磅，在實(shí)際引用中體現(xiàn)出了十分良好的效果。通過對其各部分的設(shè)計(jì)，促使地磅更好地發(fā)揮作用。